FPGA 之 SOPC 系列(一)

本文介绍了FPGA中的SOPC技术,包括SOPC的概念、构成方式,重点讲解了基于FPGA的嵌入式软核处理器Nios II,以及其在SOPC系统中的应用。通过SOPC Builder工具,开发者可以定制Nios II处理器的系统,实现灵活、高效的片上系统设计。此外,文章还提及了Altera的FPGA产品,如Cyclone和Stratix系列,它们为SOPC提供了硬件支持。

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今天给大侠带来 FPGA 之 SOPC 系列第一篇,SOPC概述,希望对各位大侠的学习有参考价值,话不多说,上货。

在开始今天第一篇之前,让我们一起来看一些相关名词的解释,以方便后续更好的学习。具体如下:

  • EDA:电子设计自动化 。EDA技术就是以计算机为工具,设计者在EDA软件平台上,用硬件描述语言HDL完成设计文件,然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真,直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。
  • IC:是半导体元件产品的统称,包括:集成电路、三极管、特殊电子元件。
  • ASIC:专用IC。是指为特定的用户、某种专门或特别的用途而设计的芯片组。
  • SOC:片上系统。随IC设计与工艺的提高,使原先由许多IC组成的电子系统可集成到一个芯片上,构成SOC。
  • SOPC:可编程的片上系统。是Altera公司提出来的一种灵活、高效的SOC解决方案。也可认为是基于FPGA解决方案的SOC。

开发操作软件:

Quartus II : Intel Altera公司的可编程逻辑器件集成开发环境,提供从设计输入到器件编程的全部功能。

SOPC Builder:功能强大的基于图形界面的片上系统定义和定制工具。SOPC Builder库中包括处理器和大量的IP核及外设。 

Nios II:是Nios II系列嵌入式处理器的基本软件开发工具。所有软件开发任务都可以Nios II IDE下完成,包括编辑、编译和调试程序。

第1章 概述 3 1.1 SOC与SOPC技术简介 3 1.1.1 SOC单片系统 3 1.1.2 SOPC及其技术 3 1.2 嵌入式系统简介 3 1.2.1 嵌入式系统的概念与组成 3 1.2.2 嵌入式系统的特点与应用 3 1.2.3 嵌入式系统的发展趋势 3 第2章 FPGA设计基础 4 2.1 Quartus II综述 4 2.1.1 软件特点 4 2.1.2 用户界面 4 2.2 Quartus II设计流程 7 2.3 流水灯的FPGA设计 8 2.4 使用嵌入式逻辑分析仪进行实时测试 16 2.5 FPGA内部存储器设计 20 2.6 嵌入式锁相环altPLL宏功能模块调用 24 第3章 优化设置与时序分析 27 3.1 Setting设置 27 3.2 时序设置与分析 27 3.3 分析结果查看 27 第4章 第三方EDA工具 28 4.1 概述 28 4.2 仿真工具ModelSim的使用 28 4.3 ModelSim和Quartus Ⅱ联合使用 40 第5章 基于FPGA的DSP开发技术 41 5.1Matlab/DSP builder及其设计流程 41 5.2DSP Builder的安装与注册 42 5.3基于MATLAB/Simulink模块的FIR滤波器设计与仿真 42 5.3基于IP核的FIR滤波器设计与仿真 54 第6章 SOPC设计基础 58 6.1 Nios II处理器结构 58 6.2 Avalon总线规范 69 6.3 Nios II硬件开发 105 6.4 Nios II软件开发 123 6.5 HAL系统库 142 第7章 Nios II外设及其编程 143 7.1 PIO 144 7.2 UART 149 7.3 定时器 155 7.4 片内存储器 159 7.5 SDRAM控制器 159 7.6 Flash 163 7.7 DMA控制器 163 7.8 SPI 168 7.9 简单NIOS II系统建立 173 第8章 Nios II深入设计 174 8.1 定制Nios II用户指令 174 8.2 自定义Avalon从组件 183 8.3 Nios II多处理器系统 183 8.4 中断处理 183
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